摘要

1、现阶段III-V族多结光伏电池凭借高转换效率、优异抗辐射性与稳定性，成为卫星及空间站能源供给主流选择，但其依赖 MOCVD 设备与稀缺金属镓，成本高达 20 万-30 万元/m2；SpaceX开创性采用硅基 PERC 光伏电池，依托地面成熟供应链实现成本大幅下探，尽管硅基电池抗辐射性和转换效率低于 III-V 族电池，但其衰减周期与卫星设计寿命匹配，适配高频次卫星替换的运营模式，推动低轨卫星大规模部署。

2、p型HJT及钙钛矿叠层适配太空场景。p型HJT电池：p型硅基电池抗辐射性能显著优于n型，而HJT电池具备薄片化、低银耗、低衰减及低温度系数等优势，因此p型HJT电池成为当前最适配太空场景的晶硅光伏技术路线。

钙钛矿：晶硅钙钛矿叠层电池通过光谱分治突破晶硅效率极限，理论极限超 43%；钙钛矿 比功率远超其他电池技术，且抗辐射性能优异，电子辐射下性能降幅低于砷化镓 及晶硅电池，具自修复能力，叠层结构兼顾抗辐射与长寿命优势。

3、行业头部设备厂商：迈为股份（HJT）、捷佳伟创（TOPCon、钙钛矿设备）、奥特维（串焊机）、连城数控（切片设备）、高测股份（切片设备）、晶盛机电（长晶炉）等、拉普拉斯（镀膜设备）。

正文

光伏是太阳系航天器最可靠、经济且可持续的电力来源，自 1958 年 Vanguard 1 卫星首次使用以来，“光伏+储能”已成为航天电力系统的标配。

太空环境与地面存在本质性差异，对光伏电池的应用构成多重极端挑战，包括高能宇宙辐射、极端温差循环、高真空、与微重力环境等。

高能宇宙辐射：1）光谱分布的改变通常会导致电池的整体转换效率下降；2）辐射对光伏电池材料的电子结构产生影响，导致转换效率下降，并影响电池寿命。

极端温差循环：太空中的温差极大，温差可在-150℃至150℃浮动。热循环会引起热应力和材料疲劳，要求光伏电池的材料和结构提出了高要求。

高真空环境：在太空环境下工作的光伏电池，热量散发方式不同于地面条件，必须依赖辐射散热而非对流散热。

III-V 族多结光伏电池是现阶段太空应用技术成熟度与综合性能最优 的光伏技术路线。其凭借高光电转换效率、优异抗辐射性能与可靠稳定性，已成为卫星及空间站能源供给的主流选择。但其制备高度依赖 MOCVD 设备与稀缺金属镓， 导致成本极高，当前商业化 III-V 族砷化镓多结电池报价区间为 20 万-30 万元/平方米，折算单位功率成本超过1000元/W。

硅基光伏电池则具备显著成本优势，地面主流晶硅电池单位功率售价普遍低于 0.5 元/W，即便适配太空应用场景需开展抗辐照、轻量化等特殊工艺改造，其综合成 本仍远低于 III-V 族砷化镓电池，更契合大规模星座的商业化部署需求。但硅基电池 抗辐射性相对较差，限制了其在高辐射强度轨道的应用。

p型硅片和n型硅片来看，p型硅片更适合太空场景。

p 型电池是以硼掺杂的 p 型硅片作为基底的太阳能电池（n/p 结构），其主要优势 在于对辐射环境的出色耐受性。 n型电池是以磷掺杂的 n 型硅片作为基底的太阳能电池（p/n 结构），其主要优势是初始转换效率较高且无光诱导降解。

NASA 早期研究中指出，p型硅基电池在强辐射环境下相对n型硅基电池具备性能优势，经测试p型硅基电池耐受1MeV电子辐照的能力，最高可达n型硅基电池的10 倍；其对质子辐照的敏感度，也较n型硅基电池低3-8倍。

从工艺看，HJT具备比较优势。太空对光伏电池的轻量化、抗辐射、极端温差及经济性有着严苛要求，而 HJT 电池凭借薄片化、低银耗、低衰减、低温度系数等核心优势，成为当前可量产下最适配太空场景的晶硅光伏技术路线。

薄片化优势：1）电池薄片化可有效降低发射载荷，大幅节省火箭燃料成本；2）柔韧性强，可适配卷迭式太阳翼结构，提升卫星内部空间利用率；3）助于减少辐射导致的性能衰减，在轨运行的效能与经济性。

低银耗优势：2025年四季度以来银价持续上涨，严重挤压行业利润空间，因此低银化、无银化成为光伏降本的必由之路。

低衰减及低温度系数：当前主流HJT组件首年衰减率仅为 1%，全生命周期线性衰减率低于 0.3%/年，综合衰减表现优于PERC、TOPCon等其他晶硅电池技术路线。在温度系数方面，主 流 HJT 组件温度系数低至-0.22%/°C，相较 PERC（-0.34%/°C）、TOPCon（-0.26%/°C）及 BC 电池（-0.26%/°C）具备比较优势，更适合太空环境。

钙钛矿（叠层）电池验证结果较为欠缺，成熟后有望成为主流。钙钛矿太阳能电池可通 过溶液加工技术以低成本制备，使其成本低于其他光伏技术，可在柔性衬底上生长。PSC的结构由透明导电电极沉积在玻璃基底上、夹在电子传输层和空穴传输层之间 的钙钛矿吸收层以及金属接触层构成。根据电荷选择层的沉积顺序，可分为两种构型：平面PSC n–i–p和平面反型p–i–n。

钙钛矿电池在高剂量γ射线辐射前后PSC的J–V曲线比较（下图左），所有光伏参数均有所下降，VOC几乎保持不变，但JSC显著下降，归因于玻璃基板在γ射线辐照后变暗。通过在ITO/玻璃基板上进行的透射光谱测量证实了这一效应，辐照后透射率从≈90%降至≈50–75%（下图右），当考虑这一损耗时，PCE 值（辐照后）为18.20%，与原始器件相当，从而证明钙钛矿的退化可忽略不计。

考虑叠层电池，MHP/CIGS相对更有前景。《Solar Energy in Space Applications: Review and Technology Perspectives》中研究了MHP/CIGS 和MHP/Si基的能量质子的辐射耐受性，MHP/CIGS叠层电池在AM0光照下仍保持约85%的初始PCE，这主要是由于VOC的轻微减少导致的损耗，而其他光伏参数几乎保持不变；相比之下，MHP/Si基器件在AM0条件下仅保留1%的原始PCE，这与JSC大幅降低至初始值的2%有关。

总体来看，对于钙钛矿/叠层电池，实验已经显示出一定的 应用前景，但是由于缺乏实际的实证数据以及产业链相对不够成熟，短期的大规模 应用仍然有待观察。

产业链相关公司：迈为股份（HJT整线设备）、捷佳伟创（TOPcon设备、钙钛矿设备）、拉普拉斯（镀膜设备）、奥特维（串焊设备）、高测股份（切片设备）、连城数控（切片设备）、晶盛机电（长晶炉）。

参考报告：

《20260121-广发证券-商业航天行业系列五：太空光伏，逐日天穹，叩问千亿星辰市场》

《20260126-开源证券-光伏设备行业深度报告：太空光伏深度报告，光伏向空，志在星海》